KR101931173B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1화소 전극, 백색 광을 발광하는 제1유기 발광층; 대향 전극을 포함하는 제1유기 발광 소자; 상기 절연막과 상기 제1화소 전극 사이에 구비되며 청색 광을 투과하는 제1컬러 필터; 제2화소 전극, 백색 광을 발광하는 상기 제1유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제2유기 발광 소자; 상기 절연막과 상기 제2화소 전극 사이에 구비되며 녹색 광을 투과하는 제2컬러 필터; 제3화소 전극, 적색과 청색의 혼합 광을 발광하는 제2유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제3유기 발광 소자; 및 상기 절연막과 상기 제3화소 전극 사이에 구비되며 적색광을 투과하는 제1영역과, 상기 혼합 광을 투과하는 제2영역을 포함하는 제3컬러 필터; 를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터가 사용되는 유기 발광 표시장치에 관한 것이다.
근래에 표시 장치는 휴대가 가능한 박형의 평판 표시 장치로 대체되는 추세이다. 평판 표시 장치 중에서도, 자발광형 표시 장치인 유기 또는 무기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지므로 차세대 표시 장치로 주목받고 있다. 또한, 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 표시 장치는 무기 발광 표시 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 컬러 영상의 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
한편, 유기 발광 표시 장치의 컬러 영상을 구현하는 방법 가운데 하나로서, 백색 발광을 구현하고 이것을 컬러 필터에 통과시켜 삼원색으로 분리하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이와 유기 발광 표시 장치는 특정한 색의 주파장을 변환시킬 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 적색 광의 파장을 사용자가 원하는 파장대로 변환하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 서로 다른 색을 발광하는 제1 내지 제3 서브 화소가 구획된 기판; 상기 기판 상에 구비된 절연막; 상기 제1서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제1화소 전극, 백색 광을 발광하는 제1유기 발광층; 대향 전극을 포함하는 제1유기 발광 소자; 상기 절연막과 상기 제1화소 전극 사이에 구비되며 청색 광을 투과하는 제1컬러 필터; 상기 제2서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제2화소 전극, 백색 광을 발광하는 상기 제1유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제2유기 발광 소자; 상기 절연막과 상기 제2화소 전극 사이에 구비되며 녹색 광을 투과하는 제2컬러 필터; 상기 제3서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제3화소 전극, 적색과 청색의 혼합 광을 발광하는 제2유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제3유기 발광 소자; 및 상기 절연막과 상기 제3화소 전극 사이에 구비되며 적색광을 투과하는 제1영역과, 상기 혼합 광을 투과하는 제2영역을 포함하는 제3컬러 필터; 를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
상기 제2영역은 무색의 컬러 필터이거나, 컬러 필터가 없는 것을 특징으로 한다.
상기 제2영역은 제3화소 전극의 가장자리에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2영역은 제3화소 전극의 중앙에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1화소 전극, 제2화소 전극 및 제3화소 전극은 광투과 전극으로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 대향 전극은 광반사 전극으로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 구비되며, 상기 절연막은 상기 박막 트랜지스터를 덮고, 상기 박막 트랜지스터는 상기제1 내지 제3 서브 화소에 각각 배치되어 상기 제1 내지 제3화소 전극과 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 서로 다른 색을 발광하는 제1 내지 제3 서브 화소가 구획된 기판; 상기 기판 상에 구비된 절연막; 상기 제1서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제1화소 전극, 백색 광을 발광하는 제1유기 발광층; 대향 전극을 포함하는 제1유기 발광 소자; 상기 제1유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 청색 광을 투과하는 제1컬러 필터; 상기 제2서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제2화소 전극, 백색 광을 발광하는 상기 제1유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제2유기 발광 소자; 상기 제2유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 녹색 광을 투과하는 제2컬러 필터; 상기 제3서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제3화소 전극, 적색과 청색의 혼합 광을 발광하는 제2유기 발광층; 상기 대향 전극을 포함하는 제3유기 발광 소자; 및 상기 제3유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 적색 광을 투과하는 제1영역과, 상기 혼합 광을 투과하는 제2영역을 포함하는 제3컬러 필터; 를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
상기 제2영역은 무색의 컬러 필터이거나, 컬러 필터가 없는 것을 특징으로 한다.
상기 제2영역은 제3대향 전극의 가장자리에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2영역은 제3화소 전극의 중앙에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1화소 전극, 제2화소 전극 및 제3화소 전극은 광반사 전극으로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 대향 전극은 광투과 전극으로 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 대향 전극과 상기 제1 내지 제3컬러 필터 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 구비되며, 상기 절연막은 상기 박막 트랜지스터를 덮고, 상기 박막 트랜지스터는 상기제1 내지 제3 서브 화소에 각각 배치되어 상기 제1 내지 제3화소 전극과 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보라색 광을 방출하는 유기 발광층과 투명한부분을 포함하는 적색 컬러 필터를 사용함으로써, 적색 광의 파장을 사용자가 원하는 파장대로 변환하여 출력할 수 있는 특징이 있다. 이로부터, 유기 발광 표시 장치가 사용자가 원하는 파장대의 적색 광을 발광하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 표시부에 포함된 인접한 청색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 적색 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 서브 화소들의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 다른 실시예이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전면 발광 타입의 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 표시부에 포함된 인접한 청색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 적색 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 서브 화소들의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 다른 실시예이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전면 발광 타입의 유기 발광 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(1)는 제1기판(10), 제1기판(10) 상에 형성된 표시부(DA) 및 표시부(DA)를 밀봉하는 밀봉 기판(21)을 포함한다.
제1기판(10)은 LTPS(crystalline silicon) 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등일 수 있다. 제1기판(10)에는 표시부(DA)가 구비되는데, 표시부(DA)는 복수개의 발광 화소를 포함한다.
밀봉 기판(21)은 제1기판(10)에 구비된 표시부(DA)를 외부 수분, 공기 등으로부터 차단하도록 제1기판(10) 상에 배치된다. 밀봉 기판(21)은 제1기판(10)과 대향되도록 위치한다. 밀봉 기판(21)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판 또는 스테인리스 스틸(Stainless Using Steel; SUS) 기판일 수 있으며, 제1기판(10)과 밀봉 기판(21)은 그 가장자리를 따라 배치되는 실링부재(23)에 의해 서로 접합될 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고 밀봉 기판(21) 대신에 도 2에 도시된 바와 같이 박막의 밀봉 필름(22)을 제1기판(10) 상에 형성함으로써, 표시부(DA)를 보호할 수 있다. 밀봉 필름(22)은 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드와 같은 무기물로 이루어진 막과 에폭시, 폴리이미드와 같은 유기물로 이루어진 막이 교대로 성막된 구조를 취할 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도시하지는 않았지만, 표시부(DA)에 대한 밀봉 구조로서 도 2의 밀봉 필름(22)을 형성한 위에 다시 도 1의 밀봉 기판(21)을 더 구비할 수도 있다.
도 3은 도 1의 표시부(DA)에 포함된 인접한 청색 서브 화소(Pb), 녹색 서브 화소(Pg) 및 적색 서브 화소(Pr)를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 서브 화소들의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
하나의 유닛 화소(P)는 청색 서브 화소(Pb), 녹색 서브 화소(Pg) 및 적색 서브 화소(Pr)를 포함한다. 그러나, 이에 한정되지 않고 유닛 화소(P)는 도시되지 않은백색 서브 화소를 더 포함할 수도 있다. 또한, 서브 화소의 배치, 구조 및 넓이는 도 3에 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
청색 서브 화소(Pb), 녹색 서브 화소(Pg) 및 적색 서브 화소(Pr)는 각각 회로 영역(50)과 발광 영역을 포함한다.
도 4를 참조하면, 회로 영역(50)에는 박막 트랜지스터(T1, T2, T3)가 배치되는 데, 도면에 도시된 바와 같이 각 회로 영역(50) 당 하나의 박막 트랜지스터(T1, T2, T3)가 배치되는 것에 한정되지 않으며, 다수의 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터가 더 포함될 수 있다.
도 4를 참조하면, 발광 영역에는 유기 발광 소자(250) 및 컬러 필터(310)가 배치된다. 상세히, 청색 서브 화소(Pb)의 발광 영역에는 백색 광을 발광하는 제1유기 발광 소자(251)와 청색 컬러 필터(311)가 중첩되게 배치된다. 또한, 녹색 서브 화소(Pg)의 발광 영역에는 백색 광을 발광하는 제2유기 발광 소자(252)와 녹색 컬러 필터(312)가 중첩되게 배치된다. 한편, 적색 서브 화소(Pr)의 발광 영역에는 보라색 광을 발광하는 제3유기 발광 소자(253)와 투명부(315)를 포함하는 적색 컬러 필터(313)가 중첩되게 배치된다. 한편, 회로 영역(50)과 발광 영역의 배치, 구조 및 넓이는 도 3에 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1기판(10)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이 화상이 제1기판(10) 방향으로 구현되는 배면 발광형(bottom emission type)인 경우에는 제1기판(10)을 반드시 투명한 재질로 형성되어야 한다
제1기판(10)의 상면에는 제1기판(10)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(11)을 형성할 수 있다. 버퍼층(11)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 사용하여 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
버퍼층(11) 상에 복수 개의 박막 트랜지스터(Thin Film Transister: TFT)(T1, T2, T3)가 형성되어 있다. 이 박막 트랜지스터들(T1, T2, T3)은 각 서브 화소 별로 적어도 하나씩 형성되어, 각각의 유기 발광 소자(250)에 전기적으로 연결되어 유기 발광 소자(250)를 구동한다.
버퍼층(11)상에 소정 패턴의 반도체층(12)이 형성된다. 반도체층(12)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리 실리콘(poly-silicon)과 같은 무기 반도체, 또는 유기 반도체 등으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(12)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들면 G-I-Z-O층[(In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c층](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수)일 수 있다. 도면에는 상세히 도시되어 있지 않으나, 반도체층(12)은 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함할 수 있다.
반도체층(12)의 상부에는 SiO2, SiNx 등으로 형성되는 게이트 절연막(13)이 형성되고, 게이트 절연막(13) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(14)이 형성된다. 게이트 전극(14)은 박막 트랜지스터의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(14)의 상부로는 층간 절연막(15)이 형성되고, 컨택홀을 통하여 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18)이 각각 반도체층(12)의 소스 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다. 이렇게 형성된 박막 트랜지스터(T1, T2, T3)는 패시베이션막(17)으로 덮여 보호된다.
상기와 같이 본 실시예에서는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(T1, T2, T3)가 개시되었지만, 본 발명은 상기 도면에 개시된 박막 트랜지스터의 형상 또는 개수에 한정되지 않고 다양한 방식의 박막 트랜지스터가 채용될 수 있음은, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.
패시베이션막(17)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 패시베이션막(17)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
패시베이션막(17) 상부에는 제1 내지 제3 유기 발광 소자(251, 252, 253)가 구비된다.
도 4를 참조하면, 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253)가 제1기판(10)의 방향으로 광을 방출하는 타입이기 때문에, 패시베이션막(17)과 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253) 사이에 컬러 필터(310)가 배치된다. 컬러 필터(310)는 특정 파장의 빛은 통과시키고, 나머지 파장의 빛은 흡수하여 소정의 컬러를 구현할 수 있는 부재이다.
상세히, 제1유기 발광 소자(251) 하부에는 청색 영역의 파장을 통과시키는 청색 컬러 필터(311)가 배치된다. 따라서 청색 컬러 필터(311)는 제1유기 발광 소자(251)에서 방출된 백색 광 중에서 청색 영역 파장대의 광 만을 통과시키고 나머지 파장대의 광은 흡수함으로써, 청색 서브 화소(Pb)에서 청색 광을 방출하게 한다. 한편, 제2유기 발광 소자(252) 하부에는 녹색 영역의 파장을 통과시키는 녹색 컬러 필터(312)가 배치된다. 따라서 녹색 컬러 필터(312)는 제2유기 발광 소자(252)에서 방출된 백색 광 중에서 녹색 영역 파장대의 광 만을 통과시키고 나머지 파장대의 광은 흡수함으로써, 녹색 서브 화소(Pg)에서 녹색 광을 방출하게 한다. 한편, 제3유기 발광 소자(253) 하부에는 적색 영역의 파장을 통과시키는 적색 컬러 필터(313)가 배치된다.
본 발명에 의하면, 적색 컬러 필터(313)는 투명부(315)를 포함한다. 투명부(315)는 무색의 컬러 필터이거나, 컬러 필터가 없는 부분을 의미한다. 특허청구범위에서는 제2영역으로 지칭되었다. 따라서, 투명부(315)로는 제3유기 발광 소자(253)에서 방출된 빛이 여과없이 그대로 통과하게 된다. 후술하겠으나 제3유기 발광 소자(253)는 적색과 청색의 혼합 광인 보라색 광을 방출한다. 즉, 제3유기 발광 소자(253)에서 방출된 보라색 광은 일부가 투명부(315)를 통해 그대로 방출되고, 나머지는 적색 컬러 필터(313)를 통과해 적색 영역 파장대의 광만이 방출되게 된다. 이로부터, 적색 서브 화소(Pr)에서는 청색 광이 혼합된 적색 광이 방출되게 된다. 이는 파장대가 변환된 적색 광을 구현할 수 있다는 의미이다.
투명부(315)는 적색 서브 화소(Pr) 발광 영역의 패시베이션막(17) 상에 적색 컬러 필터(313)를 형성한 후, 마스크를 사용한 일반적인 포토 리소그라피 공정을 통해 적색 컬러 필터(313)의 일부를 제거함으로써 형성할 수 있다. 또한, 이렇게 적색 컬러 필터(313)가 제거된 부분에 무색의 컬러 필터를 추가로 형성함으로써 투명부(315)를 형성할 수 도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 투명부(315)는 적색 컬러 필터(313)의 가장자리에 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 도 5 및 도 6을 참조하면, 투명부(315)는 적색 컬러 필터(313)의 중앙부에 형성될 수도 있다. 투명부(315)가 가장자리에 형성된 경우 투명부(315)를 형성하기 위한 포토 리소그라피 공정에서 사용되는 마스크 설계시 가장자리 부분을 제거하는 것이 용이하므로 공정상 유리한 효과가 있다. 한편, 투명부(315)가 중앙부에 형성된 경우 투명부(2315)를 통과한 혼합 색의 광과 적색 컬러 필터(313)를 통과한 적색의 광이 서로 혼색이 부드럽게 되어 화상의 구현이 자연스러운 효과가 있다. 투명부(315)의 위치, 배치 형태 등은 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
투명부(315)의 크기는 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 2 내지 5 % 넓이를 가질 수 있다. 투명부(315)의 넓이가 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 2 % 미만에 해당하는 경우 적색 광의 주파장 길이(dominant wave length)의 변화가 미미한 문제점이 있다. 한편, 투명부(315)의 넓이가 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 5 % 초과에 해당하는 경우 적색의 순색 색감이 떨어지며, 색 재현성이 줄어드는 문제점이 있다.
각각의 컬러 필터(310)는 패시베이션막(17) 상에 컬러 필터층을 형성한 후 일반적인 포토 리소그라피 공정을 통해 직접 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253)에 대응되도록 패터닝하여 형성할 수 있다. 이에 한정되지 않고 레이저 열 전사법(laser induced thermal imaging: LITI)에 의해 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253)에 대응되도록 컬러 필터를 패터닝 할 수도 있다.
제1 내지 제3 유기 발광 소자(251, 252, 253)는 각각 화소 전극(210)과 이에 대향된 대향 전극(220)을 구비하고, 이 사이에 개재된 유기 발광층(230)을 구비한다. 본 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치(1)는 제1기판(10)의 방향으로 발광하는 배면 발광 타입이므로 화소 전극(210)은 광투과 전극으로 구비되고 대향 전극(220)은 반사형 전극으로 구비되는 것을 특징으로 한다. 한편, 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253)는 유기 발광층(230)의 종류에만 차이가 있고, 화소 전극(210) 및 대향 전극(220)은 동일한 구성을 가진다. 따라서, 이하에서는 필요한 경우 제1 내지 제3유기 발광 소자(251, 252, 253)에 포함된 제1 내지 제3화소 전극(211, 212, 213)은 "화소전극(201)"으로 통칭하여 지칭하기로 한다.
본 실시예에 의한 화소 전극(210)은 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등으로 형성된 투명막으로 형성된다. 화소 전극(210)은 도시된 바와 같이 각 서브 화소에 대응하는 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 또한 화소 전극(210)은 상기 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 애노드(anode) 전극으로서 작용 될 수 있다.
한편, 화소 전극(210) 상에는 이를 덮는 절연물인 화소 정의막(19)(pixel define layer:PDL)이 형성된다. 화소 정의막(19) 상에 소정의 개구부를 형성한 후, 이 개구부로 한정된 영역에 후술할 유기 발광 소자(250)의 유기 발광층(230)이 형성된다. 도시되지 않았으나, 본 발명과 같이 백색광이 방출되는 제1유기 발광 소자(251) 및 제2유기 발광 소자(252)의 경우에는 제1유기 발광층(231)이 반드시 개구부로 한정된 영역에만 형성될 필요는 없으며, 제1유기 발광층(231)이 제1화소 전극(211) 및 제2화소 전극(212)의 개구부 및 화소 정의막(19) 상부 전체에 걸쳐서 형성될 수도 있다.
대향 전극(220)은 반사형 전극으로 구비되는 것이 바람직하며, 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등으로 형성할 수 있다. 있다. 대향 전극(220)은 화상이 구현되는 발광 영역 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 대향 전극(220)은 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 캐소드(cathode) 전극으로서 작용 될 수 있다.
상기와 같은 화소 전극(210)과 대향 전극(220)은 그 극성이 서로 반대가 되어도 무방하다.
유기 발광층(230)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 상기 유기 발광층(230)이 저분자 유기물로 형성된 저분자 유기층인 경우에는 유기 발광층(230)을 중심으로 화소 전극(210)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer:HIL)등이 적층되고, 대향 전극(220)의 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 등이 적층된다. 물론, 이들 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 외에도 다양한 층들이 필요에 따라 적층되어 형성될 수 있다.
한편, 유기 발광층(230)이 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 유기 발광층(230)을 중심으로 화소 전극(210)의 방향으로 홀 수송층만이 구비될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 화소 전극(210) 상부에 형성된다.
상술한 바와 같이 제1 및 제2유기 발광 소자(251, 252)에 포함된 제1유기 발광층(231)은 제1화소 전극(211), 제2화소 전극(212) 각각과 대향 전극(220)의 전기적 구동에 의해 백색 광을 방출한다. 이때 제1유기 발광층(231)에서 방출되는 백색광은 연색성 지수(CRI)(>75)가 좋고, CIE 다이어그램에서 (0.33, 0.33)의 좌표에 가까운 것이 바람직하나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1유기 발광층(231)에서 백색 발광을 구현하는 방법으로, 파란색 또는 보라색 빛으로 형광체를 여기 시킨 후 여기서 방출된 다양한 색상들을 섞어 넓고 풍부한 영역의 파장 스펙트럼을 형성하는 다운컨버전(down conversion) 식의 파장 변형(wave conversion)방식과, 두 가지의 기본색상(파란색과 주황색) 또는 세 가지의 기본색상(적색, 녹색, 청색)을 혼합하여 백색 광을 형성하는 색상 혼합(color mixing) 방식 등을 사용할 수 있다. 물론 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 백색 광을 구현할 수 있는 다양한 재료 및 다양한 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 제3유기 발광 소자(253)에 포함된 제2유기 발광층(232)은 보라색 광을 방출한다.
제2유기 발광층(232)에서 보라색 발광을 구현하는 방법으로, 두 가지의 기본색상(적색과 청색)을 혼합하여 보라색 광을 형성하는 색상 혼합(color mixing) 방식을 사용할 수 있다. 이 때 적색 광의 양이 청색 광 보다 많으면 붉은 빛의 보라색 광이 형성되고, 청색 광의 양이 적색 광의 양보다 많으면 푸른 빛의 보라색 광이 형성된다. 물론 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 보라색 광을 구현할 수 있는 다양한 재료 및 다양한 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
제1 내지 제3유기 발광 소자 (251, 252, 253) 의 상부에는, 외부의 수분이나 산소의 침투를 방지하기 위하여 제1기판(10) 상의 유기 발광 소자(250)를 외부로부터 봉지시키는 밀봉 기판(21)이 구비된다.
본 발명에 의하면, 청색 및 녹색 서브 화소 (Pb) (Pg) (Pr) 에 포함된 제1 및 제2유기 발광 소자 (251, 252) 는 백색 광을 방출하는 제1유기 발광층(231)을 포함한다. 그리고, 제1유기 발광 소자(251)와 중첩되도록 청색 컬러 필터(311)를 배치하여 청색 광을 외부로 방출하게 한다. 또한, 제2유기 발광 소자(252)와 중첩되도록 녹색 컬러 필터(312)를 배치하여 녹색 광을 외부로 방출하게 한다. 한편, 적색 서브 화소 (Pr) 에 포함된 제3유기 발광 소자(253)는 적색과 청색의 혼합 광을 방출하는 제2유기 발광층(232)을 포함한다. 그리고 제3유기 발광 소자(253)와 중첩되도록 일부 영역이 투명하거나, 일부 영역이 제거된 적색 컬러 필터(313)를 배치한다. 이로부터, 적색 서브 화소 (Pr) 에서는 적색 광에 일부 청색 광이 혼합된 광이 방출되게 된다.
만약, 투명부가 없는 적색의 컬러 필터를 사용하는 경우 적색 서브 화소 (Pr) 에서 방출되는 광의 주파장이 약 608 내지 612nm 정도이다. 그러나 본 발명과 같이 일부 투명한 영역이 포함된 적색 컬러 필터(313)를 사용하는 경우, 적색 서브 화소 (Pr) 에서 방출되는 광의 주파장이 약 623nm 정도로 길어진다. 왜냐하면, 적색 서브 화소 (Pr) 에서 방출되는 광에 청색 광이 혼합되어 나타나므로 주파장대가 변환되는 효과를 얻기 때문이다. 유럽에서는 차량 계기판에 사용되는 경고등의 적색 주파장이 약 623nm 내외가 되도록 권고 하고 있다. 종래 적색 서브 화소 의 주파장은 권고 기준에 미달된다. 하지만, 본 발명에 의한 보라색 광을 방출하는 유기 발광층과 투명한 영역을 포함하는 적색 컬러 필터를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 경우 적색 서브 화소에서 방출되는 주파장을 기존보다 길게 조절할 수 있으므로 권고 기준에 맞는 주파장을 가진 적색을 구현할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전면 발광 타입(top emission type)의 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7은 도 4에 도시된 실시예의 변형예에 해당하고, 도 8은 도 6에 도시된 실시예의 변형예에 해당한다.
도 7 및 도 8에서는 밀봉 기판(21)의 방향으로 화상이 구현되기 때문에, 컬러 필터(310)가 대향 전극(220) 상에 형성된 점이 전술한 도 4 및 도 6의 실시예와 상이한 점이다. 그 외에 도 7 및 도 8에 표시된 도면의 참조 번호 중 도 4 및 도 6과 동일한 참조 번호는 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 가리킨다. 동일한 구성요소는 그 기능이나 작용 또한 동일하므로 이하에서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 회로 영역(50)에는 박막 트랜지스터 (T1, T2, T3) 가 배치되는 데, 도면에 도시된 바와 같이 반드시 하나의 박막 트랜지스터가 배치되는 것에 한정되지 않으며, 다수의 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터가 더 포함될 수 있다.
도 7를 참조하면, 발광 영역에는 유기 발광 소자(250) 및 컬러 필터(310)가 배치된다. 여기서, 제1 내지 제3유기 발광 소자 (251, 252, 253) 가 밀봉 기판(21)의 방향으로 광을 방출하는 타입이기 때문에, 컬러 필터(310)는 대향 전극(220) 상에 각 유기 발광 소자 (250) 에 대응되게 배치된다. 상세히, 청색 컬러 필터(311)는 제1유기 발광 소자(251)에 대응되는 대향 전극(220)의 부분 상에 배치되고, 녹색 컬러 필터(312)는 제2유기 발광 소자(252)에 대응되는 대향 전극(220)의 부분 상에 배치된다. 투명부(315)를 포함하는 적색 컬러 필터(313)는 제3유기 발광 소자(253)에 대응되는 대향 전극(220)의 부분 상에 배치된다. 여기서 투명부(315)는 적색 컬러 필터(313)의 가장자리에 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 도 8에 도시된 바와 같이, 투명부(315)는 적색 컬러 필터(313)의 중앙부에 형성될 수도 있다.
투명부(315)가 가장자리에 형성된 경우 투명부(315)를 형성하기 위한 포토 리소그라피 공정에서 사용되는 마스크 설계시 가장자리 부분을 제거하는 것이 용이하므로 공정상 유리한 효과가 있다. 한편, 투명부(315)가 중앙부에 형성된 경우 투명부(2315)를 통과한 혼합 색의 광과 적색 컬러 필터(313)를 통과한 적색의 광이 서로 혼색이 부드럽게 되어 화상의 구현이 자연스러운 효과가 있다. 투명부(315)의 위치, 배치 형태 등은 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
각각의 컬러 필터(310)는 대향 전극(220)과 접착층(400)을 통해 접착할 수 있다. 접착층(400)은 대향 전극(220) 상에 형성되어 표면을 평탄화하며 컬러 필터(310)와 대향 전극(220)을 접합한다. 접착층(400)은 유기 물질 또는 무기 물질이 포함된 공지된 접착 물질을 사용할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 발광형 유기 발광 표시 장치(1)의 화소 전극(210)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물로 형성된 반사막과, 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등으로 형성된 투명막을 포함할 수 있다.
대향 전극(220)은 투과형 전극으로 구비되는 것이 바람직하며, 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등의 금속을 얇게 형성한 반투과막 일수 있다. 물론, 이러한 금속 반투과막 상에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도전막을 형성하여, 얇은 금속 반투과막의 두께에서 기인하는 고저항의 문제를 보완할 수 있다.
도 7 및 도 8의 변형예에서도 전술한 실시예와 동일하게 청색 및 녹색 서브 화소 (Pb) (Pg) 에 포함된 제1 및 제2유기 발광 소자(251, 252)는 백색 광을 방출하는 제1유기 발광층(231)을 포함한다. 그리고, 제1유기 발광 소자(251)와 중첩되도록 청색 컬러 필터(311)를 배치하여 청색 광을 외부로 방출하게 한다. 또한, 제2유기 발광 소자(252)와 중첩되도록 녹색 컬러 필터(312)를 배치하여 녹색 광을 외부로 방출하게 한다. 한편, 적색 서브 화소 (Pr) 에 포함된 제3유기 발광 소자(253)는 적색과 청색의 혼합 광을 방출하는 제2유기 발광층(232)을 포함한다. 그리고 제3유기 발광 소자(253)와 중첩되도록 일부 영역이 투명하거나, 일부 영역이 제거된 적색 컬러 필터(313)를 배치한다. 이로부터, 적색 서브 화소 (Pr)에서는 적색 광에 일부 청색 광이 혼합된 광이 방출되게 된다.
상술한 바와 같이 투명부(315)의 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 2 내지 5 % 넓이를 가질 수 있다. 투명부(315)의 넓이가 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 2 % 미만에 해당하는 경우 적색 광의 주파장 길이(dominant wave length)의 변화가 미미한 문제점이 있다. 한편, 투명부(315)의 넓이가 적색 컬러 필터(313) 넓이의 약 5 % 초과에 해당하는 경우 적색의 순색 색감이 떨어지며, 색 재현성이 줄어드는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 실시예들에 의하면, 보라색 광을 방출하는 유기 발광층과 투명한 영역을 포함하는 적색 컬러 필터를 포함함으로써, 적색 서브 화소에서 방출되는 적색 광의 주파장을 기존보다 길게 조절할 수 있는 특징이 있다.
한편, 본 발명의 실시예 들에서는 컬러 필터를 유기 발광 소자의 화소 전극 또는 대향 전극 상에 형성함으로써, 제1기판 또는 밀봉 기판에 컬러 필터를 형성한 구조보다 선명한 색의 광을 방출할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제3유기 발광 소자도 백색 광을 방출하도록 변형하고, 대신 적색 컬러필터에 투명부 대신 청색부를 삽입할 수 도 있다. 청색부란, 적색 컬러 필터의 일부 영역을 청색 컬러 필터로 치환하는 것으로, 청색의 광만을 투과하고 나머지 광은 흡수하는 부분을 지칭한다. 이 경우, 제3유기 발광 소자에서 방출된 백색 광이 적색 컬러 필터 부분에서는 적색 광을 방출되고, 청색부에서는 청색 광으로 방출됨으로써, 적색 광에 일부 청색 광이 혼합된 광이 최종적으로 발현될 수 있다. 즉, 적색 서브 화소에서 방출되는 적색 광의 주 파장을 청색부로 조절할 수 있다.
한편, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8 에서는 유기 발광 소자가 패시베이션막 상에 형성된 것으로 도시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 마스크 저감 공정 방법에 의해 게이트 절연막 또는 층간 절연막 상에 유기 발광 소자가 형성된 형태에 대해서도 적용이 가능하다.
한편, 화소 전극과 대향 전극이 모드 광투과 전극으로 구비된 양면 발광형 타입(dual emission type)의 유기 발광 표시 장치에 대해서도 본 발명이 적용될 수 있다. 이 경우에는 컬러 필터가 화소 전극 하부 및 대향 전극 상부에 모두 배치될 수 있을 것이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 제1기판 11: 버퍼층
12: 반도체층 13: 게이트 절연막
14: 게이트 전극 15: 층간 절연막
16: 소스 전극 17: 패시베이션막
18: 드레인 전극 19: 화소 정의막
21: 밀봉 기판 22: 밀봉 필름
23: 실링부재 50: 회로 영역
12: 반도체층 13: 게이트 절연막
14: 게이트 전극 15: 층간 절연막
16: 소스 전극 17: 패시베이션막
18: 드레인 전극 19: 화소 정의막
21: 밀봉 기판 22: 밀봉 필름
23: 실링부재 50: 회로 영역
Claims (15)
- 서로 다른 색을 발광하는 제1 내지 제3 서브 화소가 구획된 기판;
상기 기판 상에 구비된 절연막;
상기 제1서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제1화소 전극, 백색 광을 발광하는 제1유기 발광층, 대향 전극을 포함하는 제1유기 발광 소자;
상기 절연막과 상기 제1화소 전극 사이에 구비되며 청색 광을 투과하는 제1컬러 필터;
상기 제2서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제2화소 전극, 백색 광을 발광하는 상기 제1유기 발광층, 상기 대향 전극을 포함하는 제2유기 발광 소자;
상기 절연막과 상기 제2화소 전극 사이에 구비되며 녹색 광을 투과하는 제2컬러 필터;
상기 제3서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제3화소 전극, 보라색 광을 발광하는 제2유기 발광층, 상기 대향 전극을 포함하는 제3유기 발광 소자; 및
상기 절연막과 상기 제3화소 전극 사이에 구비되며 적색광을 투과하는 제1영역과, 상기 보라색 광을 투과하는 제2영역을 포함하는 제3컬러 필터;
를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2영역은 무색의 컬러 필터이거나, 컬러 필터가 없는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2영역은 제3화소 전극의 가장자리에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2영역은 제3화소 전극의 중앙에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1화소 전극, 제2화소 전극 및 제3화소 전극은 광투과 전극으로 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대향 전극은 광반사 전극으로 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 구비되며,
상기 절연막은 상기 박막 트랜지스터를 덮고, 상기 박막 트랜지스터는 상기제1 내지 제3 서브 화소에 각각 배치되어 상기 제1 내지 제3화소 전극과 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
- 서로 다른 색을 발광하는 제1 내지 제3 서브 화소가 구획된 기판;
상기 기판 상에 구비된 절연막;
상기 제1서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제1화소 전극, 백색 광을 발광하는 제1유기 발광층, 대향 전극을 포함하는 제1유기 발광 소자;
상기 제1유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 청색 광을 투과하는 제1컬러 필터;
상기 제2서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제2화소 전극, 백색 광을 발광하는 상기 제1유기 발광층, 상기 대향 전극을 포함하는 제2유기 발광 소자;
상기 제2유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 녹색 광을 투과하는 제2컬러 필터;
상기 제3서브 화소에 구비되며, 상기 절연막 상에 형성되고 순차적으로 제3화소 전극, 보라색 광을 발광하는 제2유기 발광층, 상기 대향 전극을 포함하는 제3유기 발광 소자; 및
상기 제3유기 발광 소자에 대응하는 상기 대향 전극 상에 구비되며 적색 광을 투과하는 제1영역과, 상기 보라색 광을 투과하는 제2영역을 포함하는 제3컬러 필터;
를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2영역은 무색의 컬러 필터이거나, 컬러 필터가 없는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2영역은 제3대향 전극의 가장자리에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2영역은 제3화소 전극의 중앙에 대응되는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1화소 전극, 제2화소 전극 및 제3화소 전극은 광반사 전극으로 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 대향 전극은 광투과 전극으로 구비된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 대향 전극과 상기 제1 내지 제3컬러 필터 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 구비되며,
상기 절연막은 상기 박막 트랜지스터를 덮고, 상기 박막 트랜지스터는 상기제1 내지 제3 서브 화소에 각각 배치되어 상기 제1 내지 제3화소 전극과 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
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